CN110346107A - 一种用于测试汽车性能的风洞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测试汽车性能的风洞，其包括内部设有风机并用于产生气流的动力段，以及供气流依次流经的入口段、稳定段、收缩段、试验段、扩散段和出口段；入口段内设有消声管道；消声管道的内壁以及试验段的顶壁和侧壁均设有吸声结构；风洞还包括连接段，连接段可拆卸地设于试验段内，并连通于收缩段和扩散段之间，以形成平稳的气流通道。该用于测试汽车性能的风洞，能够同时满足风噪测试和气动测试的要求，且占地面积小，经济性好。

Description

一种用于测试汽车性能的风洞

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种用于测试汽车性能的风洞。

背景技术

在汽车的设计开发过程中，风噪成为影响顾客对整车品质印象的重要因素之一，同时气动性能对整车油耗具有很重要的影响因素。

现有技术中，风噪和气动性能的测试方法主要是风洞和道路试验。其中，道路试验在试车场进行，风向风速无法控制，无法观察外部流场，而且由于车速较高，要求试验道路长度长，测试结果受气候环境影响大，一致性较差。

而用于测试汽车风噪性能的方法主要是回流式风洞，但由于回流式风洞造价昂贵、占地面积大且资源少，不是每个汽车公司都具备的试验设备，而直流式风洞虽然相对于回流式风洞占地面积较小，但由于直流式风洞主要用于测试汽车的气动性能，其试验段内部空间较小，并且各段均无相应的消声处理，无法满足风噪测试的条件。

因此，如何提供一种可同时用于测试汽车风噪性能和气动性能的风洞，对本领域的技术人员来说是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测试汽车性能的风洞，能够同时满足风噪测试和气动测试的要求，且占地面积小，经济性好。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于测试汽车性能的风洞，其包括内部设有风机并用于产生气流的动力段，以及供所述气流依次流经的入口段、稳定段、收缩段、试验段、扩散段和出口段；所述入口段内设有消声管道；所述消声管道的内壁以及所述试验段的顶壁和侧壁均设有吸声结构；所述风洞还包括连接段，所述连接段可拆卸地设于试验段内，并连通于所述收缩段和所述扩散段之间，以形成平稳的气流通道。

通过动力段的风机作用，使得风洞内部产生气流，该气流由入口段流向出口段，并且在入口段内设有消声管道，具体的该消声管道可以设置为迂回型结构，如其在入口段内呈螺旋形排布或呈几字形排布等对其具体结构不做限制。迂回型结构设置可增加消声管道的长度，延长气流于该消声管道的流动时间，由于该消声管道的内壁设有吸声结构，气流经过该消声管道内后可使其变得平稳，避免不平稳气流中夹带的声音对汽车性能测试的影响。在试验段的侧壁和顶壁均设有吸声结构，避免由于声音的反射对汽车性能测试的影响。该风洞能够满足汽车风噪性能测试的声学指标，可用于汽车风噪性能测试。

另外，本发明实施例所提供的风洞还包括连接段，该连接段可拆卸地设于试验段内，其连通于收缩段和扩散段之间。试验段适用于风噪性能测试，其空间较大，此时，试验段为开式试验段，当进行气动性能测试时，将连接段连接于收缩段和扩散段之间，此时，试验段为闭式试验段，收缩段和扩散段之间形成了平稳的气流通道，流畅平稳，可避免气流进入试验段内出现湍流的情况，满足气动性能测试的流场要求。

因此，该风洞既可用于测试汽车的风噪性能也可用于测试汽车的气动性能，在满足流场和声学性能指标的情况下，其相对于现有技术中通过直流式风洞进行汽车气动性能测试来说，还可用于进行风噪性能测试，而相对于通过回流式风洞测试汽车的风噪性能来说，占地面积小，缩短了风道的长度和风机的大小(由于风道变短，最高风速降低，因此其所用风机可小于回流式风洞所用的风机)，简化了风洞的结构，且大大减小了整体的占地面积和建筑设备造价，其占地面积仅为回流式风洞的十五分之一，造价仅为回流式风洞的二十分之一，可广泛布置于汽车生产线下游进行下线检测。

可选地，所述连接段为设有三面侧壁的钢制槽型结构，所述试验段的底壁设有与所述槽型结构的侧壁底端相适配的滑道。

可选地，所述试验段的底壁设有转台，所述滑道设于所述转台的上表面，且所述转台的下表面设有测力装置。可选地，所述动力段位于所述扩散段和所述出口段之间。

可选地，还包括设于所述扩散段和所述动力段之间的第一消声段，其内部设有所述消声管道。

可选地，还包括设于所述第一消声段和所述动力段之间的第二消声段，其内壁设有所述吸声结构。

可选地，所述动力段的轴线和所述第二消声段的轴线垂直，并在二者之间的拐角处设有导流段，所述导流段内设有导流片。

可选地，所述稳定段内设阻尼网，以平顺所述气流。

可选地，所述出口段内设有所述消声管道。

可选地，所述吸声结构为平板式吸声结构，包括内设吸声材料的平板穿孔板。

可选地，所述试验段的底壁不小于10m x 10m。

可选地，所述试验段和所述扩散段之间还设有收集段，所述收集段呈渐缩结构，其大径端朝向所述试验段一侧，小径端朝向所述扩散段一侧。

附图说明

图1是本发明实施例的用于测试汽车性能的风洞的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中的试验段于风噪性能测试下的结构示意图；

图4是图1中的试验段于气动性能测试下的结构示意图；

图5是图4中的连接段的结构示意图。

附图1-5中，附图标记说明如下：

1-入口段；2-稳定段；3-收缩段；4-试验段，41-转台，42-隔声门；5-扩散段；6-出口段；7-动力段，71-风机；8-消声管道；9-连接段；10-第一消声段；11-第二消声段；12-导流段，121-导流片；13-收集段；14-汽车。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-5，图1是本发明实施例的用于测试汽车性能的风洞的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1中的试验段于风噪性能测试下的结构示意图；图4是图1中的试验段于气动性能测试下的结构示意图；图5是图4中的连接段的结构示意图。

本发明实施例提供了一种用于测试汽车性能的风洞，其包括动力段7和依次连通设置的入口段1、稳定段2、收缩段3、试验段4、扩散段5和出口段6，其中，动力段7内部设有风机71，用于产生气流，该气流依次流经入口段1、稳定段2、收缩段3、试验段4、扩散段5和出口段6。

如图2所示，收缩段3和扩散段5均为喇叭形。其中，通过收缩段3的截面积的渐变式减小，可提高气流的速度，较低的气流速度在经过该收缩段3时能够形成较高的测试风速，使其在经过试验段4时的流速能够满足测试需求。而通过扩散段5的截面积的渐变式增大，降低气流速度，使得经过该扩散段5并从出口段6流出的气流速度降低，减小出口段6的气流对环境的影响。

在本发明实施例的风洞中，在入口段1内设有消声管道8，具体的该消声管道可以设置为迂回型结构，如其在入口段内呈螺旋形排布或呈几字形排布等对其具体结构不做限制。迂回型结构设置可增加消声管道的长度，延长气流于该消声管道的流动时间，由于该消声管道的内壁设有吸声结构，气流经过该消声管道内后可使其变得平稳，避免不平稳气流中夹带的声音对汽车性能测试的影响。同时，试验段4的顶壁和侧壁以及消声管道8的内壁均设有吸声结构，该吸声结构的设置可避免由于声音的反射对汽车14性能测试的影响。该风洞能够满足汽车14风噪性能测试的声学指标，可用于汽车14风噪性能测试。

另外，本发明实施例所提供的风洞还包括连接段9，该连接段9可拆卸地设于试验段4内，其连通于收缩段3和扩散段5之间，并形成平稳的气流通道。试验段4用于风噪性能测试时，如图3所示，其空间较大，此时，试验段4为开式试验段；而当进行气动性能测试时，将连接段9连接于收缩段3和扩散段5之间，如图4所示，此时，试验段4为闭式试验段，收缩段3和扩散段5之间形成了平稳的气流通道，流畅平稳，可避免气流进入试验段4内出现湍流的情况，满足气动性能测试的流场要求。

因此，该风洞既可用于测试汽车14的风噪性能也可用于测试汽车14的气动性能，在满足流场和声学性能指标的情况下，其相对于现有技术中通过直流式风洞进行汽车14气动性能测试来说，还可用于进行风噪性能测试，而相对于通过回流式风洞测试汽车14的风噪性能来说，占地面积小，缩短了风道的长度和风机71的大小(由于风道变短，最高风速降低，因此其所用风机71可小于回流式风洞所用的风机71)，简化了风洞的结构，且大大减小了整体的占地面积和建筑设备造价，其占地面积仅为回流式风洞的十五分之一，造价仅为回流式风洞的二十分之一，可广泛布置于汽车生产线下游进行下线检测。

在上述实施例中，如图5所示，将连接段9为设有三面侧壁的钢制槽型结构，试验段4的底壁设有与该槽型结构的侧壁底端相适配的滑道(图中未示出)。当进行风噪测试时，将连接段9移出该试验段4内，而当需要进行气动测试时，将连接段9沿滑道安装于试验段4内，使其连通收缩段3和扩散段5，平稳流场，使试验段4的湍流度满足汽车14气动性能测试要求。试验段4设有门结构，以使待测试汽车14能够从该门结构进出试验段4。为保证风噪性能测试的进行，该门结构为可隔绝外界噪声的隔声门42，避免外界噪声对风噪试验的影响，连接段9通过该隔声门42进出试验段4。

当然，在本实施例中，对连接段9的具体结构并不做限制，其槽型结构的截面可以是如图5所示的U型，也可以是圆弧形等均可。如图4和图5所示，该连接段9为喇叭形，其小径端与收缩段3的端部相适配并连通，其大径端与扩散段5的端部相适配并连通，当然，也可以是该连接段9的大径端与收缩段3的端部相适配并连通，小径端与扩散段5的端部相适配并连通，或者将其设置为直筒形均可，具体根据收缩段3朝向试验段4一侧的端部和扩散段5朝向试验段4一侧的端部情况设定。亦或者，在本实施例中，还可以将该连接段9设置为筒状结构，其径向截面可以是圆形也可以是多边形。只要将该连接段9连通于收缩段3和扩散段4之间后，试验段4的湍流度满足汽车14气动性能测试要求即可。

在本实施例中，试验段4的底壁还设有转台41，滑道设于转台41的上表面，并在转台41的下表面设有测力装置(图中未示出)。转台41的设置便于对汽车14进行不同角度下的风噪性能测试。并且，当将连接段9安装于滑道后，其可随转台41一同旋转，通过转台41旋转其角度使连接段9的两端分别与扩散段5和收缩段3连接即可，安装较为方便。测力装置用于在进行气动性能测试时测量汽车14所受的各方向的力。连接段9从隔声门42处进出试验段4，将滑道安装于转台41的上表面时，该滑道的位置可随转台41发生转动，便于对连接段9的安装，并且隔声门42的设置位置不受限制，灵活性好。

在上述实施例中，动力段7位于扩散段5和出口段6之间，其中，动力段7内设有两台轴流风机，该轴流风机起吸气作用，带动空气在风洞内形成由入口段1至出口段6的气流，气流先经过试验段4后再经过动力段7，即动力段7位于试验段4的后方，相对于将动力段7设于试验段4的前方的方案来说，此种设计可使流场更为稳定。同时，由于主要声源(风机71产生的)在试验段4的后方，而汽车14内部的风噪声主要在前排感受明显，因此，此种结构设计可降低风机71的噪声对风噪性能测试的影响。当然，在本实施例中，对动力段7内的风机71及其数量并不做具体要求，只要其能够提供足够的吸力以在风洞内部产生性能测试所需的气流即可。

还包括设于扩散段5和动力段7之间的第一消声段10，其内部设有消声管道8。气流经过入口段1的消声管道8后变得平稳，但在进行风噪测试时，由于试验段4内部空间较大，气流发散，因此，第一消声段10可使得经过试验段4的气流平稳，避免不平稳气流中夹带的声音对汽车14风噪测试的影响。也就是说，本实施例中，入口段1的消声管道8和第一消声段10的消声管道8分别从试验段4的两端对气流进行平稳，避免外界不平稳气流中的杂音对汽车14性能测试的影响，进一步提高汽车14性能测试的准确性。

另外，在上述第一消声段10和动力段7之间还设有第二消声段11，并且在该第二消声段11的内壁设有吸声结构，避免由于声音的反射对汽车14风噪测试的影响，进一步提高汽车14性能测试的准确性。

在上述实施例中，在稳定段2内还设有阻尼网，该阻尼网的设置可导直经过入口段1的气流，降低湍流度，使得气流更为平顺，当然，此处也可以通过蜂窝器导直气流，但是阻尼网的设置方案相对于蜂窝器的设置方案来说，在实现同样的技术效果的同时，经济性好。

在上述实施例中，如图1所示，动力段7的轴线和第二消声段11的轴线垂直，也就是说，动力段7弯折90°，此种设计方案可缩短该风洞的总长度，减小其占地面积。同时，在动力段7和第二消声段11之间的拐角处还设有导流段12，并在该导流段12内设有导流片121，拐角处的导流片121可减小湍流和压降，避免其对汽车14性能测试的影响。

本实施例中，在出口段6内也设有消声管道8，同样的，该消声管道8的内壁设有吸声结构，进一步降低该风洞的出口端的噪声，避免噪声对环境的影响。

在上述实施例中，各所述的吸声结构均为平板式吸声结构，其包括内部设有吸声材料的平板穿孔板，此种吸声结构相较于尖劈式吸声结构来说，降低了吸声结构对气流的干扰，同时降低了测试背景噪声对测试的影响。

在上述实施例中，对于试验段4的尺寸并不做具体要求，而本实施例中，将试验段4的底壁设计为不小于10m x 10m，若试验段4的空间较小，则可能都会产生反射声音，并对性能测试造成影响，而将试验段4的底壁设置为不小于10m x 10m的尺寸设计下，可满足小型汽车14的性能测试要求，通用性好。另外，在本实施例中，对试验段4的具体结构不做限制，还可以将其设置为圆柱体结构，即底壁为圆形，只要其能满足汽车14风噪性能测试对空间的要求即可。

在上述实施例中，试验段4和扩散段5之间还设有收集段13，如图2所示，该收集段13呈渐缩结构，其大径端朝向试验段4一侧，小径端朝向扩散段5一侧，此时，在进行气动性能测试时，连接段9连通于收缩段3和收集段13之间。该收集段13对试验段4内的气体进行引流，便于试验段4内的气体顺利进入扩散段5内。

本发明实施例所提供的风洞可达到以下性能指标：

1)风洞最高风速：140km/h；

2)最大风速噪声水平：60dB(A)；

3)湍流度：不高于1％-2％；

且流场和声学性能指标均能满足工程开发的精度需要。

该风洞可用于进行：1)油泥模风噪源检查；2)车内风噪快捷测试(迎风、侧风)；3)零部件(天窗，后视镜、雨刮等)风噪开发测试；4)动态密封及漏声量检查；5)局部流场检查；6)气动性能对比测试。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于测试汽车性能的风洞，包括内部设有风机(71)并用于产生气流的动力段(7),以及供所述气流依次流经的入口段(1)、稳定段(2)、收缩段(3)、试验段(4)、扩散段(5)和出口段(6)；其特征在于，

所述入口段(1)内设有消声管道(8)；

所述消声管道(8)的内壁以及所述试验段(4)的顶壁和侧壁均设有吸声结构；

所述风洞还包括连接段(9)，所述连接段(9)可拆卸地设于试验段(4)内，并连通于所述收缩段(3)和所述扩散段(5)之间，以形成平稳的气流通道。

2.根据权利要求1所述的风洞，其特征在于，所述连接段(9)为设有三面侧壁的钢制槽型结构，所述试验段(4)的底壁设有与所述槽型结构的侧壁底端相适配的滑道。

3.根据权利要求2所述的风洞，其特征在于，所述试验段(4)的底壁设有转台(41)，所述滑道设于所述转台(41)的上表面，且所述转台(41)的下表面设有测力装置。

4.根据权利要求1所述的风洞，其特征在于，所述动力段(7)位于所述扩散段(5)和所述出口段(6)之间。

5.根据权利要求4所述的风洞，其特征在于，还包括设于所述扩散段(5)和所述动力段(7)之间的第一消声段(10)，其内部设有所述消声管道(8)。

6.根据权利要求5所述的风洞，其特征在于，还包括设于所述第一消声段(10)和所述动力段(7)之间的第二消声段(11)，其内壁设有所述吸声结构。

7.根据权利要求6所述的风洞，其特征在于，所述动力段(7)的轴线和所述第二消声段(11)的轴线垂直，并在二者之间的拐角处设有导流段(12)，所述导流段(12)内设有导流片(121)。

8.根据权利要求1所述的风洞，其特征在于，所述稳定段(2)内设阻尼网，以平顺所述气流。

9.根据权利要求1所述的风洞，其特征在于，所述出口段(6)内设有所述消声管道(8)。

10.根据权利要求1或6或9所述的风洞，其特征在于，所述吸声结构为平板式吸声结构，其包括内设吸声材料的平板穿孔板。

11.根据权利要求1-9任一项所述的风洞，其特征在于，所述试验段(4)的底壁不小于10m x 10m。

12.根据权利要求1-9任一项所述的风洞，其特征在于，所述试验段(4)和所述扩散段(5)之间还设有收集段(13)，所述收集段(13)呈渐缩结构，其大径端朝向所述试验段(4)一侧，小径端朝向所述扩散段(5)一侧。